Geschiedenis van de bifaciale of tweevlakszonnecel – Afbeelding: Xpert.Digital / Sunward Art|Shutterstock.com
Een siliciumzonnecel werd voor het eerst gepatenteerd in 1946 door Russell Ohl, werkzaam bij Bell Labs, en publiekelijk gedemonstreerd in 1954 door Fuller, Chapin en Pearson bij hetzelfde onderzoeksinstituut; deze vroege voorstellen waren echter monofaciale cellen, waarvan de achterkant niet actief hoefde te zijn.
De eerste theoretisch voorgestelde bifaciale zonnecel is te vinden in een Japans patent van 4 oktober 1960, van Hiroshi Mori, werkzaam bij Hayakawa Denki Kogyo Kabushiki Kaisha (Hayakawa Electric Industry Co. Ltd.), dat later Sharp Corporation werd. De voorgestelde cel was een pnp bifaciale structuur met contactelektroden aan twee tegenoverliggende randen.
De eerste demonstraties van bifaciale zonnecellen en -panelen vonden echter plaats in het kader van het Sovjet-ruimteprogramma op de militaire LEO-ruimtestations Salyut 3 (1974) en Salyut 5 (1976). Deze bifaciale zonnecellen werden ontwikkeld en geproduceerd door Bordina et al. bij het VNIIT (All Union Scientific Research Institute of Energy Sources) in Moskou, dat in 1975 de Russische zonnecelfabrikant KVANT werd. In 1974 diende dit team een Amerikaans patent in voor cellen in de vorm van mini-parallelle buizen met een maximale afmeting van 1 mm x 1 mm x 1 mm, in serie geschakeld om een dichtheid van 100 cellen/cm² te bereiken. Net als bij de huidige bifaciale zonnecellen stelden ze voor om isotypische pp+-verbindingen te gebruiken nabij een van de lichtontvangende oppervlakken. In Salyut 3 lieten kleine experimentele panelen met een totale celoppervlakte van 24 cm² een toename in energieproductie per satellietbaan zien van maar liefst 34% ten opzichte van de destijds gebruikte monofaciale panelen, dankzij de albedo van de aarde. Tijdens de vlucht van ruimtestation Salyut 5 werd een winst van 17–45% waargenomen door het gebruik van bifaciale panelen (0,48 m² – 40 W).
PDF's: Interessante gegevens, cijfers en grafieken over silicium en lithium.
Parallel aan dit Russische onderzoek, aan de andere kant van het IJzeren Gordijn, voerde het halfgeleiderlaboratorium van de Faculteit Telecommunicatietechniek van de Technische Universiteit van Madrid, onder leiding van professor Antonio Luque, onafhankelijk een uitgebreid onderzoeksprogramma uit om industrieel toepasbare bifaciale zonnecellen te ontwikkelen. Terwijl Mori's patent en de VNIIT-KVANT-ruimtevaartuigprototypes gebaseerd waren op kleine cellen zonder metalen rooster op hun oppervlak en daarom complex met elkaar verbonden waren, meer in de stijl van de micro-elektronische apparaten die toen nog in de kinderschoenen stonden, diende Luque in 1976 en 1977 twee Spaanse patenten in en één in de Verenigde Staten in 1977, die voorlopers waren van moderne bifaciale cellen. Luque's patenten waren de eerste die bifaciale zonnecellen voorstelden met één cel per siliciumwafel, zoals destijds het geval was en nog steeds is bij monofaciale cellen, met metalen roosters op beide oppervlakken. Ze beschouwden zowel npp+ als pnp-structuren.
De ontwikkeling van BSC's in het halfgeleiderlaboratorium werd op drie manieren aangepakt, wat resulteerde in drie proefschriften van Andrés Cuevas (1980), Javier Eguren (1981) en Jesús Sangrador (1982). De eerste twee werden begeleid door Luque, en de derde door Dr. Gabriel Sala van dezelfde onderzoeksgroep. Cuevas' proefschrift betrof de constructie van Luque's eerste patent uit 1976, dat vanwege de transistorachtige npn-structuur de "transcel" werd genoemd. Eguren's proefschrift richtte zich op de demonstratie van Luque's tweede patent uit 1977, met een npp+-doteringsprofiel waarbij de pp+-isotoopverbinding zich naast het achteroppervlak van de cel bevindt, waardoor wat in de zonneceltechnologie algemeen bekend staat als het "back surface field" (BSF) ontstaat. Dit werk leidde tot diverse publicaties en aanvullende patenten. Het gunstige effect van het verminderen van de p-dotering in de basis was met name significant, omdat de spanningsdaling bij de emitterjunctie (voorste pn-junctie) werd gecompenseerd door een spanningsstijging bij de achterste isotypische junctie. Tegelijkertijd zorgde dit voor een grotere diffusielengte van minderheidsdragers, wat de stroomopbrengst bij bifaciale belichting verhoogt. In Sangradors proefschrift en derde ontwikkelingsbenadering aan de Technische Universiteit van Madrid werd de zogenaamde verticale, randbelichte meerlaagse zonnecel voorgesteld, waarbij p+nn+ cellen op elkaar gestapeld en in serie geschakeld zijn en vanaf de randen worden belicht. Dit zijn hoogspanningscellen die geen metalen rooster aan het oppervlak nodig hebben voor stroomopwekking.
De belangrijkste voordelen van biplane zonnecellen
Extra voordelen op het gebied van energieopwekking: Vergeleken met P-type zonnecellen hebben N-type zonnecellen de neiging om een aanzienlijk hogere efficiëntie te bieden. Bifaciale zonnecellen, met hun bifaciale opwekkingscapaciteit en hogere systeemefficiëntie, hebben een breder toepassingsgebied en zijn bijzonder geschikt voor gebieden met veel sneeuwval en decentrale energieopwekkingssystemen zoals daken, hekken en geluidsschermen.
De efficiëntie van de achterzijde van de cel kan meer dan 19% bedragen, en de invallende achterwaartse stralen kunnen worden gebruikt om het opwekkingsvermogen van het systeem te verbeteren, waarbij de capaciteitsverhoging per oppervlakte-eenheid kan oplopen tot 10% ~ 30%.
De glazen module met bifaciale celtechnologie vangt licht op aan zowel de voor- als achterkant van de module. Een hogere lichtopvang verbetert de efficiëntie van de module. Via de actieve achterkant van de module kan een totaal vermogen tot 360 Wp worden bereikt (290 Wp alleen aan de voorkant / 320–360 Wp totaal).
De efficiëntiewinst is afhankelijk van de stralingssituatie (atmosfeer en achtergrondstraling).
Zonne-energiesysteem met bifaciale zonnepanelen - voorbeeld
In 1979 werd het halfgeleiderlaboratorium omgevormd tot het Instituut voor Zonne-energie (IES-UPM), dat onder leiding van Luque als eerste directeur intensief onderzoek naar bifaciale zonnecellen voortzette tot in het eerste decennium van de 21e eeuw. Zo ontwikkelden en produceerden twee Braziliaanse promovendi van het Instituut voor Zonne-energie, Adriano Moehlecke en Izete Zanesco, samen met Luque in 1994 een bifaciale zonnecel met een rendement van 18,1% aan de voorzijde en 19,1% aan de achterzijde; een bifaciaal record van 103% (het recordrendement voor monofaciale cellen lag destijds net onder de 22%).
📣 De juiste en geschikte zonnepanelen voor industrie, detailhandel en gemeenten
Alles uit één hand: zonnepanelenoplossingen die specifiek zijn afgestemd op uw fotovoltaïsche systeem! Herfinancier uw energierekening of compenseer uw toekomstige kosten met uw eigen opgewekte elektriciteit.
🎯 Voor zonne -gebruikers, installateurs, elektriciens en dakdekkers
Advies en planning inclusief niet -bindende kostenraming. We brengen u samen met sterke partners van fotovoltaïscheën.
👨🏻 👩🏻 👵🏻 👵🏻 voor particuliere huishoudens
We worden in de regio geplaatst in Duits -spreep -landen. We hebben betrouwbare partners die u adviseren en uw wensen implementeren.
- Fotovoltaics in magazijnen, commerciële bars en industriële hallen plan
- Industrieel systeem: plan fotovoltaïsche buitensysteem of open ruimtesysteem
- Solar Systems met fotovoltaïsche planoplossingen voor expediteurs en contractlogistiek
- B2B Solar Systems and Photovoltaics Solutions & Advies
Advies over zonnepanelen met Xpert.Solar – hulp en tips voor de juiste en geschikte zonnemodule
Konrad Wolfenstein
Ik help u graag als een persoonlijk consultant.
U kunt contact met mij opnemen door het onderstaande contactformulier in te vullen of u gewoon bellen op +49 89 89 674 804 .
Ik kijk uit naar ons gezamenlijke project.
Schrijf me
Xpert.Digital – Konrad Wolfenstein
Xpert.Digital is een hub voor de industrie met een focus, digitalisering, werktuigbouwkunde, logistiek/intralogistiek en fotovoltaïsche.
Met onze 360 ° bedrijfsontwikkelingsoplossing ondersteunen we goed bekende bedrijven, van nieuwe bedrijven tot na verkoop.
Marktinformatie, smarketing, marketingautomatisering, contentontwikkeling, PR, e -mailcampagnes, gepersonaliseerde sociale media en lead koestering maken deel uit van onze digitale tools.
U kunt meer vinden op: www.xpert.Digital - www.xpert.solar - www.xpert.plus
Contact houden
